CN103154626B - 热源装置 - Google Patents

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Abstract

一种由热源机侧与负载设备侧构成的热源系统的热源装置，所述热源装置由热源机及热源控制器构成，所述热源机包含有：使热源水与制冷循环中循环的冷媒之间进行热交换的水热交换器，向所述水热交换器进行热源水送水的初级泵，以及根据来自所述水热交换器、所述初级泵的信息而工作的热源机控制装置，所述热源控制器与热源侧的热源机控制装置及负载设备侧连接，启动所述初级泵后，根据所述水热交换器的前后的热源水的温度差或所述水热交换器的前后的热源水的压力差，判断所述初级泵的热源水的流通是否正常，通过流通判断确认流通后，令所述制冷循环工作。

Description

热源装置
技术领域
本发明的实施形态涉及由热源机侧和负载设备侧构成的热源系统的热源装置，特别是关于控制下生成冷水或温水的热源装置。
背景技术
以往，在例如大型工厂和楼宇等地点设置多台室内机（风机盘管单元）时，利用的是将来自热源机的热源水（冷水或温水）供给给这些室内机、调节多个空气调节区域的热源系统。
该热源系统大致分为热源机侧和负载设备侧（室内机侧），各自通过从热源机向负载设备供给热源水的送水管和流过负载设备、再次使热源水返回热源机的回水管而连接，构成1个回路。
例如，在热源机内进行了热交换的热源水流过送水管，通过负载侧的次级泵送水至负载设备。该热源水在负载设备内进行热交换，流过回水管，被送至热源机的初级泵。被送至初级泵的热源水再次流过热源机内，在回路内循环。
此时，因某种问题，初级泵未进行正常流通而运转热源机的话，可能造成滞留在热源机的热交换器内的热源水冷却冻结、热交换器冻结破裂。
因此，热源机中设置有用于测量热源水流量的流量计，通过流量计检测热源水的流动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-275397号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，设置流量计的情况下，当然会花费设置费用，随着热源系统的增变，流量计也必须加大，因此存在随着设置高价的流量计，热源机变得更高价的问题。
本实施形态为解决上述课题而作，本实施形态的目的是提供具备有无需设置流量计而可以恰当判断初级泵是否正常流通的控制单元的热源装置。
解决问题的技术手段
一种热源装置，其是由热源机侧与负载设备侧构成的热源系统的热源装置，所述热源装置由热源机及热源控制器构成，所述热源机包含有：使热源水与在制冷循环中循环的冷媒之间进行热交换的水热交换器；向所述水热交换器进行热源水送水的初级泵；以及根据来自所述水热交换器、所述初级泵的信息而工作的热源机控制装置，所述热源控制器与热源侧的热源机控制装置及负载设备侧连接，启动所述初级泵后，根据所述水热交换器的前后的热源水的温度差或所述水热交换器的前后的热源水的压力差，判断所述初级泵的热源水的流通是否正常，通过流通判断确认流通后，使所述制冷循环工作。
优选为所述热源控制器包括：从热源机的热源机控制装置获取热源水的入口侧温度与出口侧温度、算出其温度差的温度差算出单元；将所述温度差与热源控制器中预先存储的设定值进行比较、判断通过初级泵是否正常进行热源水流通的流通判定单元；使由所述流通判定单元判断为初级泵的流通正常的热源机的制冷循环工作，生成冷水或温水的冷温水生成单元。
附图说明
图1是显示本发明的一实施形态涉及的含有热源装置的热源系统的整体构成的图。
图2是显示上述实施形态涉及的热源装置的制冷循环的图。
图3是显示上述热源装置中的热源控制器的功能单元的概略框图。
图4是显示上述实施形态涉及的热源系统的动作的流程图。
具体实施方式
以下使用图1～4说明本发明的一实施形态。
如图1所示，本实施形态的热源系统S由热源机侧A和负载设备侧B构成，被使用于大型楼宇、工厂等的进行空气调节的空调设备和温水池等的供热水设备等。
本实施形态中，说明将热源机侧A的热源机1A～1C作为风冷式热泵机组单元、将负载设备侧B作为风机盘管（空调机）的情况。
热源机侧A设置有生成热源水的3台热源机1A、1B、1C和向各热源机1A～1C各自供给热源水的初级泵2A、2B、2C以及作为对它们进行综合运转控制的控制部的热源控制器3，构成热源装置。
图2是显示热源机1A～1C的制冷循环及构成的图。另外，热源机1B、1C具备与热源机1A相同的构成，因此图2中省略图示。
如图2所示，各热源机1A～1C具备有压缩机11、四通阀13、第1热交换器（空气热交换器）14、电动膨胀阀15、第2热交换器（水热交换器）16，各自通过冷媒配管p连接，构成制冷循环R。冷媒配管p内填充有冷媒，该冷媒在制冷循环R内循环。
此外，各热源机具备有后述的各热源机控制装置10，与热源控制器3连接。
各热源机1A～1C的压缩机11各自与压缩机用变频器12连接，通过该压缩机用变频器12可变速运转。
在各热源机1A～1C的水热交换器16的热源水入口侧，各自设置有1次泵2A～2C。
各1次泵2A～2C各自设于热源机1A～1C内，同时，各自与初级泵用变频器23连接。各初级泵2A～2C根据来自热源控制器3的指示，通过各热源机控制装置10，由各初级泵用变频器装置23进行可变速运转。另外，各初级泵2A～2C使用的是式样（输入―流量特性）相同的。
在各热源机1A～1C的空气热交换器14的附近，设置有向空气热交换器14送风的鼓风机17。鼓风机17各自与鼓风机用变频器18连接，通过该鼓风机用变频器18可变速运转。
在各热源机1A～1C的水热交换器16的热源水入口附近，设置有测量供给给各热源机1A～1C的热源水的入口侧水温Twi的入口侧水温传感器19、测量供给给热源机1的热源水的入口侧水压Pwi的入口侧水压传感器20。
另一方面，在各热源机1A～1C的水热交换器16的热源水出口附近，设置有测量从各热源机1A～1C出来供给给负载设备侧B的热源水的出口侧水温Twe的出口侧水温传感器21、测量从各热源机1A～1C出来供给给负载设备侧的热源水的出口侧水压Pwe的出口侧水压传感器22。
各热源机1A～1C中，设置有驱动控制四通阀13、电动膨胀阀15、压缩机11及鼓风机17的热源机控制装置10。该热源机控制装置10与各种传感器19～22连接。
各热源机控制装置10，根据来自热源控制器3的指示，令各热源机1A～1B工作，使各热源机1A～1C的出口侧水温Twe达到预先设定的目标温度T。
另外，热源机1，图1中为3台并列连接，该热源机1也可几台连接。
如此构成的各热源机1A～1C中，冷气运转时（冷水生成时），冷媒按图2中的实线箭头所示方向流动。经压缩机11压缩的冷媒依次通过四通阀13、空气热交换器14、电动膨胀阀15、水热交换器16，再次通过四通阀13而返回压缩机11。此时，空气热交换器14作为冷凝器发挥作用，水热交换器16作为蒸发器发挥作用。水热交换器16中，冷媒通过与初级泵2送来的热源水进行热交换而冷却热源水。
另一方面，暖气运转时（温水生成时），通过四通阀13切换，冷媒按图2中的一点划线箭头所示方向流动。经压缩机11压缩的冷媒依次通过四通阀13、水热交换器16、电动膨胀阀15及空气热交换器14，再次通过四通阀13而返回压缩机11。此时，空气热交换器14作为蒸发器发挥作用，水热交换器16作为冷凝器发挥作用。水热交换器16中，冷媒通过与初级泵2送来的热源水进行热交换而加热热源水。
如此，各热源机1A～1C可生成冷气/冷却用的冷水和暖气/加热用的温水。
如图1所示，各热源机1A～1C中生成的热源水，通过一端与各热源机1A～1C的热源水出口连接的送水管4而供给至负载设备侧B。送水管4上还连接有次级泵（负载侧泵）5，向负载设备侧B进行热源水送水。
次级泵5通过次级泵用变频器51而可变速驱动，控制供给给负载设备侧B的热源水的流量。次级泵5的输出（流量）控制根据负载设备侧B所要求的冷温热能力，与热源机侧A的动作无关。
负载设备侧B的风机盘管6（6A、6B）中与被空气调节室的空气进行了热交换的热源水，通过与风机盘管6的出口侧连接的二通阀7而在回水管8内流动，被送至热源机侧A的初级泵2。
另外，风机盘管6，图1中为2台并列连接，该风机盘管6也可几台连接。
在热源机侧A与负载设备侧B之间，设置有连通送水管4与回水管8的旁通管9。如上所述，次级泵5的流量控制与热源机侧A的动作无关，因此热源机侧A流动的热源水的量与负载设备侧B流动的热源水的量会出现不平衡。产生该不平衡时，通过在旁通管9内流动热源水，使热源机侧A流动的热源水的量与负载设备侧B流动的热源水的量变得平衡。
送水管4上，设置有检测送水管4内流动的热源水的送水温度TwS的送水温度传感器41。另一方面，回水管8上，设置有检测回水管8内的热源水的回水温度TwR的回水温度传感器81。
如图2所示，各热源机1A～1C的热源机入口侧水温传感器19、热源机入口侧水压传感器20、热源机出口侧水温传感器21及热源机出口侧水压传感器22中测量到的温度信息，通过各热源机1A～1C的热源控制装置10被集中至热源控制器3。
此外，如图1所示，负载设备侧B也与热源控制器3连接，送水温度传感器41、回水温度传感器81的温度信息也被集中至热源控制器3。此外，虽然没有特别图示，但来自负载设备侧B的负载侧信息也被输入至热源控制器3。
热源控制器3，根据各种温度信息及负载设备侧的信息，决定各热源机1A～1C的工作条件。然后，将决定的工作条件通知给各室外机1A～1C。各热源机1A～1C的热源机控制装置10，根据热源控制器3所通知的工作条件，驱动本机的压缩机11、四通阀13、电动膨胀阀15、鼓风机17及1次泵2等。
另外，热源控制器3，在图1及图2中配置于热源机1A～1C的外部，但也可收纳在热源机1A～1C中的任意1台内。
热源控制器3，作为主要功能，具有以下（1）～（3）的单元。
（1）从各热源机1A～1C的热源机控制装置10获取热源水的入口侧温度Twi和出口侧温度Twe，算出入口侧水温Twi与出口侧水温Twe的温度差ΔT（ΔT＝｜Twi-Twe｜）的温度差算出单元。
（2）将温度差ΔT与热源控制器3中预先存储的设定值TS进行比较，判断初级泵2的热源水流通是否正常的流通判定单元。
（3）使通过流通判定单元判断为初级泵2流通正常的热源机1的制冷循环R工作、生成冷水或温水的冷温水生成单元。
即，如图3所示，热源控制器3具备有以下详述的温度差算出单元3A、流通判定单元3B、冷温水生成单元3C。
获取来自所述热源机的信息（信号），即，从热源机控制装置10获取（输入）热源水的入口侧温度Twi与出口侧温度Twe，通过温度差算出单元3A算出入口侧水温Twi与出口侧水温Twe的温度差ΔT（ΔT＝｜Twi-Twe｜）。
算出的温度差ΔT被送至流通判定单元3B，与热源控制器3中预先存储的设定值TS进行比较，判断初级泵2的热源水流通是否正常。在此意义上，也可以说流通判定单元3B具有比较功能、判断功能。另外，预先存储的设定值既可以在流通判定单元3B内设为功能单元，也可作为外部配置与热源控制器3连接。
此外，流通判定单元3B与冷温水生成单元3C连接，使通过流通判定单元3B判断为初级泵2流通正常的热源机1的制冷循环R工作，生成冷水或温水。来自冷温水生成单元3C的信息返回至热源机控制装置10。这些工作通过各单元间的信号的输入输出而实施。
接着，参照图4说明上述的热源系统S的动作。
图4是热源控制器3及各热源机1A～1C的热源机控制装置10执行的处理的流程图。
操作员操作设置于负载设备侧B的操作部或设置于热源控制器3的操作部，或者根据设定于热源控制器3的运转程序而指示运转开始的话，首先，根据热源控制器3的指令，各热源机控制装置10通过各热源机1A～1C的初级泵变频器23令1次泵2A～2C以规定的频率驱动（步骤S1）。
经过规定时间后（步骤S2的是），热源控制器3从各热源机控制装置10获取各热源机1A～1C的入口侧水温Twi和出口侧水温Twe（步骤S3）。
然后，热源控制器3算出步骤S3的处理获取到的各热源机1A～1C的入口侧水温Twi与出口侧水温Twe的温度差ΔT（ΔT＝｜Twi-Twe｜）（步骤S4）。
接着，热源控制器3将热源控制器3中预先存储的设定值Ts（例如Ts=2℃）与步骤S4的处理所算出的各热源机1A～1C的ΔT进行比较（步骤S5）。
在这里，由于各热源机1A～1C的制冷循环R未工作，因此在流过水热交换器16的前后，热源水未出现温度变化。但是，在驱动各初级泵2A～2C的时点，因空气积存等而热源水未正常流动时，各初级泵2A～2C产生的热传导至位于各初级泵2A～2C的下游侧的入口侧水温传感器19，该入口侧水温传感器19检测到的入口侧水温Twi高于出口侧水温传感器21检测到的出口侧水温Twe。此外，在驱动各初级泵2A～2C的时点，水热交换器16内部因部分冻结等而仅流动少许热源水时，该冻结部分流动的被冷却的热源水的热传导至出口侧水温传感器21，该出口侧水温传感器21检测到的出口侧水温Twe低于入口侧水温传感器19检测到的入口温度水温Twi。
即，因某种问题，各初级泵2A～2C的流通异常时，入口侧水温Twi与出口侧水温Twe之间会产生温度差ΔT。该ΔT大于设定值Ts的话，可判断为各初级泵2A～2C的流通有异常。
相反，入口侧水温Twi与出口侧水温Twe的温度差ΔT在设定值Ts以下的话，可判断为各初级泵2A～2C的流通正常。
因此，当步骤S5中各热源机1A～1C中的温度差ΔT在设定值Ts以下时（步骤S5的是），热源控制器3判断各初级泵2A～2C的热源水正常流通，令各热源机1A～1C的制冷循环R工作，开始生成冷水或温水（步骤S6）。
当各热源机1A～1C的温度差ΔT大于设定值Ts时（步骤S5的否），热源控制器3判断各初级泵2A～2C的热源水流通不正常，令设置于热源控制器3的显示单元显示流通异常的热源机信息（步骤S7），令流通异常的热源机的制冷循环R不工作。
热源控制器3令流通正常的热源机的制冷循环R工作，开始生成冷水或温水（步骤S8）。
如以上说明，本实施形态中的热源装置，可无需设置高价的流量计而掌握各初级泵2A～2C的流通状态，由于不会令流通异常的热源机的制冷循环R工作，因此可以防止水热交换器16的冻结和破裂等于未然。
所述实施形态中，通过入口侧水温传感器19检测到的入口侧水温Twi与出口侧水温传感器21检测到的出口侧水温Twe的温度差ΔT来判断各初级泵2A～2C的流通状态，作为替代，也可使用入口侧水压传感器20检测到的入口侧水压Pwi与出口侧水压传感器21检测到的出口侧水压Pwe的压力差ΔP（压力损失）来判断各初级泵2A～2C的流通状态。
具体的，根据热源控制器3中预先存储的水热交换器16的流量与压力损失ΔP的关系表，与通过各热源机1A～1C的入口侧水压传感器20检测到的入口侧水压Pwi与出口侧水压传感器21检测到的出口侧水压Pwe算出的压力损失ΔP对应，推定各热源机1A～1C的水热交换器16中流动的热源水的流量Q，根据推定的流量Q是否在规定的流量以上，可以判断各初级泵2A～2C的流通状态。
此外，也可通过各热源机1A～1C的出口侧水压传感器22检测到的出口侧水压Pwe，在各初级泵2A～2C启动后，检测为水压上升至启动前的规定值以上时，判断为各初级泵2A～2C的流通正常。
此外，热源控制器3根据负载设备侧B的负载而控制热源机1的运转台数时，也可将为了生成冷水或温水而已经运转的热源机所检测到的出口侧水压Pwe（已有2台以上的热源机启动时为其平均值）与根据热源控制器3的运转台数增加指令而新启动初级泵的热源机所检测到的出口侧水压Pwe进行比较，两者的差在规定范围内的话，可判断为新启动初级泵的热源机中流通正常。
此外，也可将为了生成冷水或温水而已经运转的热源机所检测到的入口侧水温Twi（已有2台以上的热源机启动时为其平均值）与根据热源控制器3的运转台数增加指令而新启动初级泵的热源机所检测到的入口侧水温Twi进行比较，两者的差在规定范围内的话，可判断为新启动初级泵的热源机中流通正常。
此外，上述实施形态只是一个提示例，并无限定发明的范围的意图。这些新的实施形态也可通过其他各种形态实施，在不脱离发明主旨的范围内，可进行各种省略、更换、变更。这些实施形态和变形的发明范围包含于主旨中的同时，也包含于专利权利要求中记载的发明的均等范围内。
符号说明
S…热源系统、A…热源机侧、B…负载设备侧、1A～1C…热源机、2A～2C…初级泵、3…热源控制器、10…热源机控制装置、19…热源机入口侧水温传感器、20…热源机入口侧水压传感器、21…热源机出口侧水温传感器、22…热源机出口侧水压传感器。

Claims (4)

1.一种热源装置，是由热源机侧与负载设备侧构成的热源系统的热源装置，其特征在于，
所述热源装置由热源机及热源控制器构成，
所述热源机包含有：使热源水与在制冷循环中循环的冷媒之间进行热交换的水热交换器；向所述水热交换器进行热源水送水的初级泵；以及根据来自所述水热交换器、所述初级泵的信息而工作的热源机控制装置，
所述热源控制器与热源侧的热源机控制装置及负载设备侧连接，启动所述初级泵后，根据所述水热交换器的前后的热源水的温度差或所述水热交换器的前后的热源水的压力差，判断所述初级泵的热源水的流通是否正常，通过流通判断确认流通后，使所述制冷循环工作，当判断流通不正常时，令所述制冷循环不工作。
2.根据权利要求1所述的热源装置，其特征在于，
所述热源控制器包括：
从热源机的热源机控制装置获取热源水的入口侧温度与出口侧温度、算出其温度差的温度差算出单元；
将所述温度差与热源控制器中预先存储的设定值进行比较、判断通过初级泵是否正常进行热源水流通的流通判定单元；
使由所述流通判定单元判断为初级泵的流通正常的热源机的制冷循环工作，生成冷水或温水的冷温水生成单元。
3.根据权利要求2所述的热源装置，其特征在于，
所述热源机具有：检测所述水热交换器的热源水入口侧的水温的入口侧水温传感器和检测所述水热交换器的热源水出口侧的水温的出口侧水温传感器，
所述热源机控制装置，在所述入口侧水温与所述出口侧水温的温度差在规定范围内时，允许所述制冷循环工作。
4.根据权利要求2所述的热源装置，其特征在于，
所述热源机具有：检测所述水热交换器的热源水入口侧的水压的入口侧水压传感器和检测所述水热交换器的热源水出口侧的水压的出口侧水压传感器，
所述热源机控制装置，根据所述入口侧水压和所述出口侧水压算出压力损失，并根据预先存储的所述水热交换器的流量与压力损失的关系表推定所述初级泵的流量，当推定的流量在规定值以上时，允许所述制冷循环工作。
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